煤化学试题库(1).doc

1. 中国富煤少油，是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。自从1989年煤炭产量超过10亿t后，一直稳居世界第一，煤炭消费始终占一次能源的70%以上。 11.从植物死亡、堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。 15.第二阶段煤化作用阶段泥炭和腐泥由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用转化为煤16.从泥炭到褐煤的变化过程是成岩作用，从褐煤到烟煤、无烟煤的变化过程称为变质作用。23.从植物到煤经历了泥炭化作用、煤化作用、成岩作用和变质作用四个成煤作用过程，简述从植物到无烟煤的变化及这四个过程的关系。26.宏观煤岩成分有镜煤、亮煤、暗煤和丝炭27.宏观煤岩类型有光亮煤、半光亮煤、半暗煤和暗淡煤33.镜质组反射率可以作为表征rank的科学指标原因：1）V为煤中含量最多的代表性显微组分；2）V的反射率随rank线性变化；3）用镜质组反射率表征煤化度，可以避免煤岩组成异常时，挥发分、碳含量等综合煤样平均性质错误表征煤化度的可能。 34.煤岩学应用包括：煤田地质、可选性研究、煤分类、煤质评价37.煤分子上的官能团主要是：含氧官能团，如：羟基(OH)；羧基(COOH)；羰基(C=O)；甲氧基(OCH3)；氧醚等。煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少。其中甲氧基消失得最快，在年老褐煤中就几乎不存在了；其次是羧基，到中等煤化程度的烟煤时，羧基已基本消失；羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在，甚至在无烟煤阶段还有发现。含硫官能团，如：硫醇（SH）；硫醚（RSR）；二硫化物（SS）;噻吩等；含氮官能团，如： 吡啶 、喹啉的衍生物； 胺基（NH2）、亚氨基、腈基和五元杂环等40.煤化程度对煤结构的影响：（1）低煤化程度的煤含有较多非芳香结构和含氧基团，芳香核的环数较少。除化学交联键外，分子内和分子间的氢键力对煤的性质也有较大的影响。（2）由于年轻煤的规则部分小，侧链长而多，官能团也多，因此形成比较疏松的空间结构，具有较大的孔隙率和较高的比表面积。（3）中等煤化程度的煤（肥煤和焦煤）含氧官能团和烷基侧链少，芳核有所增大，结构单元之间的桥键减少，使煤的结构较为致密，孔隙率低，故煤的物化性质和工艺性质在此处发生转折，出现极大值或极小值。（4）年老煤的缩合环显著增大，大分子排列的有序化增强，形成大量的类似石墨结构的芳香层片，同时由于有序化增强，使得芳香层片排列得更加紧密，产生了收缩应力，以致形成了新的裂隙。这是无烟煤阶段孔隙率和比表面积增大的主要原因。41.煤化学是从化学的角度研究煤的化学及元素组成、工艺性质和分类及合理应用的边缘学科。42.煤的工业分析: 水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目煤质分析的总称。43.煤的元素分析: 碳、氢、氧、氮、硫五个项目煤质分析的总称。44.煤的工艺性质：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等45.各煤质分析项目的结果都是用一定的符号表示。通常是由煤质分析项目的符号、分析项目存在状态或操作条件的符号、分析项目基准的符号这三类符号构成了煤质分析结果的表示符号46.基准：煤质分析项目的基准即煤样的基准，是表示煤质分析化验结果是以什么状态下的煤样为基础而测得的。47.常用基准的含义及使用意义。收到基（ar）：是以收到状态的煤样为基准（包含了煤的全部组分）。用于销售煤，物料平衡、热平衡及热效率计算。空气干燥基（ad）：是以与空气湿度达到平衡状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分）。多用于试验室煤质分析项目测定的基础。干燥基（d）：是以假想无水状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分）。主要用于比较煤的质量，用于表示煤的灰分、硫分、磷分、发热量等。干燥无灰基（daf）：是以假想无水无灰状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及灰分）。主要用于了解和研究煤的有机质。干燥无矿物质基（dmmf）：是以假想无水无矿物质状态的煤样为基准（不包含煤的外在水分和内在水分及矿物质）。主要用于高硫煤的有机质研究。恒湿无灰基（maf）：恒湿状态（温度20、空气湿度96%）和假想无灰状态下的煤样分析基准。主要用于表示煤的发热量（作为煤工业分类指标）。恒湿基49.煤中水分的来源与分类:煤的水分有内在水分和外在水分两种。吸附在煤颗粒内部的毛细孔中的水称为内在水分；附着在煤颗粒表面上的水称为外在水分。煤中水分按结合状态分为游离水和化合水51.煤中水分对煤利用的影响：一般来说，水分是煤中的有害成分，对煤的工业利用是不利的；但水分对煤的工业利用也有好的一方面。1.水分对煤工业利用的危害：（1）在煤的运输中，增加了无效运输量和运输成本；（2）燃烧时，降低了煤的发热量；（3）贮存时，使煤易碎裂、加速煤的氧化和自燃，在冬季使煤装卸困难；FeS2+H2O+O2FeSO4+H2SO4+Q（4）炼焦时，延长炼焦时间，并使焦炉的使用寿命缩短；（5）机械加工中，水分高的煤难于破碎和筛分，不仅降低生产效率，还可能损坏设备。2.水分对煤工业利用的益处：（1）在燃烧粉煤时，煤中含有适量的水分，可以防止粉煤的散失，并适当改善炉膛的辐射能；（2）水分可作为加氢液化和气化的供氢体。52.煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤中的矿物质在煤燃烧时经过失水、分解、氧化、化合等变化而产生的固态混合物，因此，严格地讲不能叫“煤中的灰分”，而应叫“煤的灰分产率”。 54.煤的灰分对煤利用的影响一般来说，矿物质或灰分是煤的有害成分，灰分越高，煤质越差。灰分可降低煤的发热量、增加运输成本、增多出渣量、降低焦炭的质量和焦炉的生产效率、加速煤的风化和自燃等。煤灰渣也可用作为一种资源开发利用，如用作建材原料和从煤灰中提取聚合铝、氯化铝、稀有分散元素等。 55.煤的挥发分是煤样在一定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物在特定条件下热分解“挥发”出来的产物。煤的挥发分产率是将l0.1g空气干燥基煤样，置于带盖的瓷坩埚中，在隔绝空气和90010的温度下加热7 min，以煤样失去的质量占煤样质量的百分数减去空气干燥基水分的百分含量即为该煤样的挥发分产率（Vad）。 59.煤的元素分析是测定碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量的过程。通常，只对碳、氢、氮、硫四种元素进行测定，氧含量则采用减差法求得。煤元素分析时用空气干燥基（ad）煤样测定，但结果常用干燥无灰基（daf）或干燥基（d）表示。 60.煤中硫的分类: 煤中有机硫和无机硫的62.煤的恒容高位发热量是煤样在氧弹内燃烧时产生的热量减去硫酸和硝酸生成热后的热量。计算公式如下：式中：95硫酸生成热校正系数，它是煤中每l(0.01g)的硫生成硫酸的生成热和硫酸溶于水的溶解热之和，J；Sb,ad弹筒洗液中测得的硫，（当煤中St,d4和 Qb,ad14.60MJ/kg时，可用St,ad代替Sb,ad）； 硝酸生成热校正系数（当Qb,ad 16.70MJ/kg时，取值为0.0010；当16.70 MJ/kg Qb,ad 25.10MJ/kg时，取值为0.0012；当Qb,ad 25.10MJ/kg时，取值为0.0016）。 65.煤中硫对煤加工利用的危害：在燃烧和气化时，煤中的硫转变成的二氧化硫、硫化氢，既腐蚀设备又污染环境，还使催化剂中毒，影响生产正常进行和产品质量。用于炼焦时，其中7080的硫转入焦炭，焦炭用于冶金，使炼出的生铁含硫较多而具有热脆性，不仅使生铁的质量差，而且还使高炉的生产能力下降并严重腐蚀设备。因此，要求炼焦用煤的硫分应小于l.0。在煤的储存时，煤中的FeS2能促进煤的氧化和自燃等。煤中的硫含量越多，煤的质量越差，对煤加工利用带来的危害也越大。 65.煤的物理性质和物理化学性质包括哪些？煤的密度、煤的机械性质、煤的热性质、煤的电性质、煤的光学性质、煤的润湿性、煤的孔隙率和比表面积 壳质组 镜质组 惰质组66.真密度的概念：20时煤的质量与同体积(不包括煤的所有孔隙)水的质量之比。影响煤真密度的因素有成因类型、煤岩组成、矿物质、煤化程度等。67.右图为煤的不同煤岩组分随煤化程度的变化曲线，试进行解释：71.煤的硬度：刻划硬度，显微硬度 72.解释如图所示煤的显微硬度随煤化度的变化曲线。74.煤的热稳定性的概念： 煤的热稳定性是块煤在高温下保持原来粒度的能力，用TS表示。75.煤的透光率：是指煤样在100的稀硝酸溶液中处理90min，所得有色溶液对一定波长（475nm）的光的透过率。有色溶液透光率的测定有分光光度计法和目视比色法两种。分光光度计法因其重现性差，一般用得不多，我国国家标准采用目视比色法测定有色溶液的透光率，用PM表示。76.煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。氧化的温度越高、氧化剂越强、氧化的时间越长，氧化产物的分子结构就越简单，从结构复杂的腐植酸到较简单的苯羧酸，直至最后被完全氧化为二氧化碳和水。77.煤的风化是指离地表较近的煤层，经受风、雪、雨、露、冰冻、日光和空气中氧等的长时间作用，使煤的性质发生一系列不利变化，如发热量下降、灰分增加、粘结性消失、强度块度下降等，这种现象称为煤的风化。78.煤风化后的变化：化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量增加，腐植酸含量增加；物理性质的变化：光泽暗淡，机械强度下降、硬度下降，疏松易碎，表面积增加；强度和硬度降低，吸湿性增大；工艺性质的变化：干馏时的焦油产率下降、发热量降低，粘结性煤的粘结性下降甚至消失，对水的润湿性增大使煤的可浮性变差，精煤脱水困难。化学性质变化：风化煤含再生腐植酸，发热量降低，着火点下降81.煤的萃取分类：根据溶剂种类、萃取温度和压力条件等的不同，煤的溶剂萃取可分为以下5类：(1) 普通萃取：用低分子普通有机溶剂苯、氯仿、乙醇等进行低温萃取。萃取物较少，不是煤的代表性结构部分。(2) 特定萃取：采用具有电子给予体性质的亲核性溶剂，如吡啶类，酚类和胺类等，在200以下对煤进行萃取，萃取率可达20-40%，甚至50%。萃取物基本无结构变化，对煤的结构研究较重要。(3) 热解萃取：以多环芳烃菲、蒽、喹啉或焦油馏分等，在300以上对煤进行萃取，由于常常伴有热解反应。故称热解萃取。萃取率一般在60%以上，少数甚至高达80%。溶剂分解液化法即由此而来。(4) 超临界萃取：以甲苯、二甲苯、异丙醇或水为溶剂，在超过溶剂气-液临界温度下进行萃取。温度一般在400以上，萃取率可达30%。现在，超临界萃取已经发展为溶剂分解液化法。(5)加氢液化：300以上，采用供氢溶剂，如四氢萘、9,10-二氢菲等，或采用非供氢溶剂但在氢气存在下进行萃取。萃取中伴有热解和加氢反应，是典型的煤液化方法，因此萃取率很高。82.煤的工艺性质是指在一定的条件下，煤加工转化成产物及其转化过程所呈现的特征。煤的工艺性质是选择煤的最佳加工利用途径、正确评价煤质及合理利用煤炭资源的依据。煤的工艺性质很多，主要有以下几类：（1）燃烧和气化用煤的工艺性质：煤的发热量、煤的热稳定性、煤的化学反应性、煤的燃点、煤灰熔融性、煤的机械强度等。（2）炼焦用煤的工艺性质：煤的粘结性和结焦性等。（3）其它用煤的工艺性质：煤的低温干馏焦油产率、腐植酸产率、苯萃取物产率、煤的粒度组成、煤的密度组成、煤的可选性、煤的透光率等。83.煤的热解过程大致可分为三个阶段：第一阶段：室温活泼分解温度Td（300350）。这一阶段主要是煤的干燥脱吸阶段；第二阶段：（Td550-600）。特征是活泼分解；第三阶段：（温度范围为6001000）。称为二次脱气阶段84.影响煤热解的因素：煤化程度，煤岩组成；粒度；加热条件；压力；其他因素85.胶质体的来源： 煤热解时结构单元之间结合比较薄弱的桥键断裂，生成自由基，其中一部分相对分子质量不太大、含氢较多，使自由基稳定化，形成液态产物。在热解时，结构单元上的脂肪侧链脱落，大部分挥发逸出，少部分参加缩聚反应形成液态产物。 煤中原有的低分子化合物受热熔融变为液态。残留固体部分在液态产物中部分溶解和胶溶。87.要使煤粘结得好，应满足下列条件：具有足够数量的高沸点液体，能将固体粒子表面湿润，并将粒子间的空隙填满；胶质体应具有足够大的流动性、不透气性和较宽的温度间隔；胶质体应具有一定粘度，有一定气体生成量，能产生膨胀；粘结性不同的煤粒应在空间均匀分布；液态产物与固体粒子间应有较好的附着力；液态产物进一步分解缩合得到的固体产物和未转变为液相的固体粒子本身要有足够的机械强度。88.煤在隔绝空气的条件下加热时，在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程称为煤的热解（热分解或干馏）89.煤的粘结性是指煤在干馏时粘结本身或外加惰性物质的能力；煤的结焦性是指煤经干馏结成焦炭的性能。91.热解机理解释：煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同,可分为三种：9001100为高温干馏，即焦化；700900为中温干馏；500600为低温干馏（见煤低温干馏）。93.胶质层最大厚度的优缺点：以胶质层最大厚度作为粘结性的指标，测定方法简单，重现性好，对中等粘结性煤的区分能力强。多种煤的Y值具有加和性，这是其它粘结性指标所不具备的。缺点是Y值只能反映胶质体的数量而不能反映胶质体的质量。 94.罗加指数法是波兰煤化学家罗加